رحال Voyager: القوي العظمي في الكون

هناك حقيقة وهي أن العلم ليس لنطبقه في حياتنا فقط ،أونكتشف فيه كل جديد . ولكنه يمتد إلي آفاق لننمي من خلالها مداركنا ومعارفنا نحن البشر .فالعلماء عندما وضحوا طبيعة الطاقة المظلمة والمادة المظلمة مؤخرا . نجدهم قد أنهوا عدة عقود من النقاش والجدل الطويل حول طبيعة الكون . وهذا ما بين لنا أنه فعلا أكثر غرابة مما نتصور . فالمادة المظلمة به ، نجدها تتمدد بلا توقف بفعل قوة الطاقة المظلمة. وهذا ماجعل الكون بصفة عامة مظلما. لهذا مازال هذا الكون سرا مغلقا لم يفصح عن الكثير من مكنوناته وألغازه . مما حير العلم والعلماء في متاهاته حتي باتوا فيها يعمهون. وقد اخترت في هذا المقال تناول القوي العظمي في الكون ولاسيما وأن الحديث عنها بات يتداول بشدة بين علماء الفلك والفيزياء الفلكية .

والجدل حولها مازال محتدما هذه الأيام, حيث نجد أن ثمة قوتين في كينونة الكون تهيمنان عليه لدرجة لايمكنه الإنفلات أو التحرر منهما.حتي أصبح كونا مسيرا بغير هدي ، أسيرا بلا إرادة ، مدفوعا دفعا في عالم مجهول لنا ،وبعيد عن رؤيانا وإدراكنا. مما جعل هذه الكينونة الكونية متاهة مستعصية .لايعرف العلماء في مداها سوي النذر الضئيل ، حتي باتوا فيها يعمهون . وكلما كشفوا غطاء كونيا, كانوا بالنجم فيه يهتدون.فعجزوا عن تفسير ما يحدثون فيه وما يتحدثون عنه .حتي أصبح حديثهم يتري . ولم يهتدوا فيه برأي قاطع أو قول فاصل . رغم أن الكون حقيقة واقعة وماثلة داخل هذا الكون القصي أبعاده والمترامية أطرافه والمجهولة مسيرته . لكنه كون قائم يتحدي الإعاقة الكونية والزمن الكوني متحيزا علي ذاته. لكنه يمتلك زمام أموره بقوي مظلمة تسوده ومادة خفية تؤثر عليه ويتأثر بها في مسيرته الخالدة في صمت مطبق لايحيد عنه ولا يميد فيه ، خاضعا لقوي عظمي توارت عن أنظارنا . فنستشعرها ولا نراها . يقف أمامها العلماء لاحول لهم ولاقوة ، وقد عجزوا تماما عن إدراكها أو إستبيانها أو تبيان الغموض الذي يكتنفها . وفرضوا فيها ما فرضوه . وتضاربت فروضهم وتعددت آراؤهم وتنوعت تصوراتهم . لكن الكون مازال صرحا هائلا لم تنتهك حرماته, شامخا بعظمة خالقه ، ليعيش في ديمومة أزلية ترجع إلي 15 بليون سنة أو يزيد .. لهذا لايسعنا إلا طرح الفرضيات حول القوي العظمي في الكون كما تصورها علماء الفلك. وكما صورها علماء الفيزياء الفلكية والطبيعية ، حيث تجادلوا فيها .واختلفوا في وضع مفاهيم ثابتة متفق عليها. فالكون يتكون في محتواه حاليا ، كما قدره العلماء ، علي 5% مادة عادية كالنجوم والكواكب والغازات والغبار الكوني ،و25% مادة مظلمة لم تكتشف بعد و70% طاقة مظلمة يفترض أن لها كتلة حسب معادلة نسبية إينشتين (E = mc2).) التي تعبر عن صلة الطاقة بالكتلة . فالكون كما يقال ، يسوده قوي الطاقة المظلمة والمادة المظلمة والطاقة الضوئية الكاشفة للأجزاء المرئية بالكون .

الطاقة المظلمة

كانت الطاقة المظلمة قد دخلت الحلبة الفلكية عام 1998بعدما قامت مجموعتان من علماء الفلك بعملية مسح للنجوم المتفجرة أو مايطلق عليها بالمستعرات العظمي, في عدد من المجرات النائية . و للتعرف علي كيفية عمل الطاقة المظلمة نجد أن العلماء محتاجون لقياس خواصها بالتفصيل وخصوصا لايمكن دراستها إلا في فضاء حيث الحجم الهائل للكون يجعل من الإمكان ملاحظة تاثيرها . فأولي الخطوات قياس كثافته والضغط داخله, وتغيره مع الوقت .ومن خلال مسبر الطاقة المظلمةDark Energy Probe ومسبر الإنتفاخ الكوني Inflation Probe وغيرهما ، سيتحقق تقنية عالية لدراسة هذا التأثير . حيث سيعطون معلومات تحقق قياسات دقيقة .ومن خلال العينات الضئيلة التي أمد العلماء بها تلسكوب هبل الفضائي . بينت الحاجة لآلة تحقق غرضا معينا حبث يقوم بقياسات لخواص المادة المظلمة أحسن. لأن من خلال هذه المعلومات سوف يتحدد ما إذا كانت الطاقة حقيقة ثابتة كما إفترض إينشتين ،أو أنها تغيرت خلال الزمن الكوني كما إفترض بعض علماء نظريات الأوتار؟ . فالمعلومات الحقيقية التي ستجيب علي هذه التساؤلات سوف تمكن علماء الفيزياء الفلكية من إكتشاف من أين جاءت الطاقة المظلمة ، وما سيكون عليه مستقبل الكون . وتعتبر الطاقة المظلمة في علم الكونيات شكلا إفتراضيا من أشكال الطاقة تخترق الفضاء الكوني ولها خاصية الضغط السالب وتعتبر قوة جاذبة طاردة "repulsive gravitational force" وهي نوع من أشكال المادة بالكون من الضروري وجودها كقوة دافعة ، ليتسارع في تمدده .وكانت الطاقة المظلمة قد إقترح إينشتين وجودها بالكون كآلية لتعادل الجاذبية الكونية, و ليظل الكون في حالة ثبات واستقرار .وكان قد إفترض وجود هذه المادة المظلمة كآلية توازن الجاذبية الكونية .مما يؤدي إلي إنتظام الكون واستقراره في الفضاء المترامي .إلا أن هذه الفرضية لم تعد مقبولة ومتداولة عندما أعلنها إينشتين في نسبيته قي مطلع القرن الماضي, ولاسيما بعد إكتشاف إدوين هيل أن الكون كان يتمدد . ولفترة طويلة ظلت الطاقة المظلمة نظرية مهملة ،حيث كانت تعتبر ضربا من الفضول التاريخي والعلمي .لكن القياسات الحديثة لبعد مسافة المستعر الأعظم البعيد من الأرض والخلفية الميكرويفية الكونية ، بينت هذه القياسات ان ثمة شكلا من الطاقة المظلمة لها وجود.وهذه الطاقة لخاصيتها النابذة ،نجدها قد جعلت الكون يتمدد ويتسارع في تمدده ولا يتباطيء .كما هو متوقع في حالة وجود مادة نقية موجودة بالكون . مما جعل الكون متسارعا كما هو ملاحظ ،عندما ننظر للمستعر الأعظم البعيد . وكان من خلال اكتشاف هذه الطاقة المظلمة ، قد اكتشف مؤخرا أن تمدد الكون يتزايد في سرعته بسبب هذه الطاقة المظلمة الخفية. مما جعل الفضاء يتباعد عن بعضه بمعدل شبه ثابت .وهذا الإكتشاف الجديد كان مقبولا علي نطاق واسع لأنه يفسر كثيرا من الملاحظات الغامضة . حيث لأول وهلة ، بدا لعلماء الفلك أن معدل تمدد الكون يتزايد .وهذه الملاحظات قد أفصح عنها النجم المستعر الأعظم (Ia) ،الذي كان قد عزز الشواهد التي تواردت من خلال الهندسة الكروية والتكوين البنائي والعمر الكوني وتجمع المجرات .مما بين أن ثابت إينشتين الكوني حقيقة .لأن طاقة الكون تهيمن من خلال فضاء خال حيث فيه تأثير جاذبيته تقوم بسحب الكون بعيدا .وطالما ليس لدينا مؤكدات حول نظرية الطاقة المظلمة ، فكل ما نعرفه عنها ،هو مجرد إكتشاف غير متوقع . لأن مايسود فهمنا هو كيفية اتحاد ميكانيكا الكم مع الجاذبية الكونية . مما جعل العلماء يتنبأون بكمية من الطاقة المظلمة أكبر مما لاحظوه. لأن بعض النظريات الحديثة كانت تتنبأ بأن كمية الطاقة المظلمة تتناقص مع الوقت بدلا من أن تظل ثابتة حسب مفهوم إينشتين .وهذا ما جعل الطاقة المظلمة لهذا السبب ،أكثر إثارة في تطور الفيزياء الأساسية. حيث تبدو أنها تضبط إيقاع تمدد الكون .ولايمكن التنبؤ من خلالها بمصيره بدون فهمنا الظاهري لطبيعة هذه الطاقة المظلمة . ومع تنامي هذا المفهوم سيستطيع العلماء الإجابة علي سؤال يتبادر للذهن .وهو ..هل الكون سيظل باقيا للأبد؟.حقيقة هذا سؤا ل حير العلماء . فلم يجدوا له جوابا شافيا أو تفسيرا منطقيا . فالعلماء يحدسون بأن الطاقة المظلمة والخفية تسرع تمدد الكون. فمن خلال مراقبتهم وملاحظاتهم لتفجير مستعر أعظم يبعد 10 بليون سنة ضوئية . قد لاحظوا أن الكون يتسارع في تمدده من خلال طاقة مظلمة بسرعة أكبر مما كان عليه في الماضي . فاكتشاف هذا المستعر القصي ، قد أحي نظرية إينشتين المنسية ، و التي إقترح فيها شيوع طاقة مظلمة غامضة بالكون .وهذا الإكتشاف المثير يرجع لتلسكوب هبل الفضائي الذي اسنطاع العثور علي النجم المتفجر علي بعد 10 بليون سنة ضوئية من الأرض . وهذا الإكتشاف أيد فكرة أن الكون قد بدا مؤخرا يسرع من تمدده .وكان توقع العلماء منذ ثلاث سنوات قد إعتمد علي الضوء المعتم الغير عادي الوافد من مستعرات أخري بعيدة.وهذا الإكتشاف الأخير ، أظهر أن الكون يتسارع في تمدده ولا يتباطيء ، كما كان علماء الفلك التقليديون يظنون منذ 70 سنة .لأن الإنفجار النجمي الجديد قد ساعد الفلكيين علي فهم كيفية تمدد الكون .عندما بدا المستعر الأعظم أكثر وضوحا ولمعانا مما يجب أن يكون عليه, لو أن الكون كان بنتفخ بمعدل سرعة ثابتة . حقيقة هذا المستعر ظهر لفترة وهويتباطيء . ثم ما لبث وأن أخذ يتسارع في نموه. وكان علماء تلسكوب هبل من خلال الكم الهائل لصوره التي إلتقطها ، قد حاولوا البحث عن المستعر الأعظم . فتعرفوا عليه عام 1997من خلال هذه الصور الفضائية .وكان إنفجاره من الشدة لدرجة أمكنهم رؤية هذا الإنفجار عبر الفضاء الكوني . و ظلوا ستة شهور يرصدونه بواسطة تلسكوب هبل ، وإلتقاط صور له . وكان كمن يبحث عن ذرة في رمال المحيط. وبصفة عامة تتخذ المستعرات العظمي كمقياس كوني لعلماء الفلك يحددون من خلال بعد إنفجاراتها النجمية عمر الكون .فعندما لاحظ العلماء الضوء المنبعث من هذا المستعر العظم ، شاهدوا حدثا وقع في الماضي منذ 8 بليون سنة, عندما كان الكون في طفولته. وطبقا لهذه النظرية المثيرة للجدل نجد أن الجاذبية قد قللت معدل تمدد الكون بعد وقوع الإنفجار الكبير حتي بلغ نصف عمره المديد. ومنذ بلايين السنين أصبحت القوة الجاذبة للجاذبية الكونية ، قد أدركتها القوة الطاردة للطاقة المظلمة التي تعتبر القوة الأساسية بالكون .وأخذت تدفع بالمجرات بعيدا حيث كانت تتباعد عن بعضها, في اتساق واضح وبسرعة متزايدة . فالعلماء لايعرفون إلا القليل عن هذه القوة التي إفترضها إينشتين . لكنهم استبعدوها في مطلع القرن الماضي رغم وجودها وانتشارها بين المجرات . لكن بعضهم يعتبرها الكأس المقدسة في سعيهم لفهم الكون . وفي مناقشاتهم حول الطاقة المظلمة نجد الفلكيين يتناقشون حول الأبعاد المختفية والجسيمات التي تعيش علي الزمن المستعار وتعبر عن نظرية الإتحاد الكبير للقوي grand unification theory of forces. .

كون منتفخ

لقد كان إكتشاف سنة 1990علامة مميزة في تاريخ الفلك عندما أعلن علماؤه عن مصدر هذه الطاقة الغامضة التي تتعارض مع الجاذبية الكونية وأن الكون يتمدد ويتسارع في تمدده .وكان إينشتين يعتقد أن الكون ساكن إلا أنه إفترض بأن الفضاء حتي ولو كان خاليا من المادة والإشعاعات إلا انه سيظل به الطاقة المظلمة التي أطلق عليها الثابت الكوني "cosmological constant" أو كما كان يطلق عليه بمضاد الجاذبية Anti- gravity . والعام الماضي بعثت النظرية العامة للنسبية من جديد ، بعدما ظلت صامتة لعدة عقود عن سؤال ملح .. وهو ..هل الفضاء الفارغ كان حقيقة فارغا في الماضي ؟. لكن نظرية الإنتفاخ الكوني تشير إلي أن الكون لم يكن في الماضي أو في الحاضر خاليا تماما. وكان إينشتين قد أدخل مفهوم الثابت الكوني في معادلاته ليمثل الإحتمالية بأن الفضاء الفارغ به طاقة ملازمة للجاذبية .لكن علماء الفيزياء تناولوا الثابت الكوني من خلال جزئيات فيزيائية تتخطي فهم إينشتين ومفهومنا له حاليا . وعندما إكتشف إدوين هبل نظرية تمدد الكون في مطلع القرن الماضي ، رفض إينشتين هذه الفكرة واعتبرها حماقة .لكن ريتشارد فرنمان وزملاءه استطاعوا التوصل إلي نظرية الكم للمادة quantum theory of matter, حيث بينوا فيها أن الفضاء الخالي قد إمتلأ بجسيمات وقتية تكونت بتلاحق مستمر. وكانت تحطم بعضها البعض باستمرار. وهذا ماجعل علماء الفيزياء يشكون في أن الفراغ الكوني يجب أن يضم شكلا مظلما من الطاقة . لكنهم لن يستطيعوا التنبؤ بكبر حجمها . ومن خلال القياسات الأخيرة لتمدد الكون ، إكتشف الفلكيون أن خطأ إينشتين لم يكن هفوة أو زلة علمية ، لأن ثمة شكلا ما من الطاقة المظلمة تهيمن واقعيا علي المحتوي الكلي لكتلة الطاقة mass-energy content الكونية .ولها جاذبية نافرة تسحب الكون بعيدا عن بعضه البعض . لكنهم مازالوا لا يعرفون علي أية حال, كيفبة الصلة ما بين التمدد الكبير و المتسارع للكون في باكورة نشوئه, والذي يطلق عليه الإنتفاخinflation الكوني ، وبين تسارعه السائد حاليا نتيجة الطاقة المظلمة . لهذا يحاول العلماء حاليا ، قياس هذا التمدد بدقة للتعرف علي ،هل هذه الطاقة لها خاصية ثابتة للكون المفرغ empty space ،كما إفترض إيتشتين ،أم أنها ظاهرة لنظام بنائي قوي في المنظومة الحديثة لنظريات وحدة قوي الطبيعة الكونية . والطاقة المظلمة تختلف عن المادة المظلمة بأن ليس لها كتلة ولا جاذبية كما للمادة المظلمة. وهي نوع من مضاد الجاذبية تجعل النجوم والمجرات تطير بعيدا عن بعضها بسرعة . وقد تكون الطاقة المظلمة قد تولدت من جسيمات يطلق عليها الجوهر quintessenceالذي يعتبره بعض العلماء بأن ثمة جسيمات قد خلقت أثناء الإنفحار العظيم للكون بوفرة كافية جعلتها تنتشر بالفضاء. ولو كان هذا التوجه حقيقة ، فهذا معناه أن الكون سيتجمع ،ويصبح مختلفا في كثافته بفعل الزمن .لكن هذه الفرضية لم تتأكد بعد ولا يمكن جعلها قاعدة .ويجب ملاحظة أن بعض أشكال الطاقة المظلمة تفسر لنا آلية الإنتفاخ الكوني cosmic inflationأثناء الإنفجار الكبير للكون . وهذا الإنتفاخ شكل أساسي في نظريات علم الكون .وليس واضحا ما إذا كانت الطاقة المظلمة السائدة حاليا لها صلة بالطاقة المظلمة التي أسفر عنها هذا الإنتفاخ. فالطبيعة الحقيقية للطاقة المظلمة هي مجرد فرضية تأملية . فالبعض يعتقد أن هذه الطاقة قد تكون طاقة خواء "vacuum energy", يعبر عنها الثابت الكوني(λ) ،كما جاء في نظرية النسبية العامة لإينشتين . لأن الثابت الكوني في مجمله يعبر عن الكثافة المتناسقة للطاقة المظلمة, والثابتة في كل أرجاء الفضاء. وهذا الثابت مستقل في الزمن و تمدد الكون .

الموضوعات التالية تبحث في موضوع الكون :

رحال Voyager

الأقسام

السبت، 24 مارس 2012

القوي العظمي في الكون

هناك تعليق واحد: